α型发泡石膏的制备及工艺参数对性能影响的研究

摘要

脱硫石膏作为热电厂产量及储量最大的工业副产品，对其进行合理利用具有重要的环保意义及经济意义。α型高强石膏具有优良的理化性能及广泛的应用，是实现脱硫石膏固废资源化利用的有效途径。本文以α型高强石膏为原料，以铝粉为发气剂进行发气反应制备α型发泡石膏，关注产物的抗压抗折强度与软化系数，并将宏观性力学性能与孔结构相结合进行分析，利用Matlab图像处理程序对孔结构进行计算表征，利用XRD、SEM手段对产品微观结构进行表征，综合考虑各方面影响，最终确定最优配比。主要研究结果如下:
　　(1)采取控制变量法，通过单因素实验考察水灰比、铝粉用量、发气温度、生石灰用量、稳泡剂及缓凝剂用量对产品抗压抗折强度、软化系数及孔径分布的影响，确定了各影响因素较好的掺加范围。结果表明:水料比为0.60-0.65，铝粉用量为0.3％-0.4％，发气温度为40℃左右，生石灰用量为10％-13％，稳泡剂用量1.2％-1.3％，缓凝剂用量为0.04％时可以保证制得具有良好性能的发泡石膏。
　　(2)采用正交试验探讨在发泡石膏生产过程中各因素之间的交互作用，对实验结果进行极差分析，确定以不同性能为产品指标的最优生产条件。结果表明:以密度、抗压强度、抗折强度作为性能指标，最关键影响因素为水灰比与温度;以比强度作为性能指标，最关键影响因素为水灰比与氧化钙。综合考虑各方面因素，最终优化出本次α型发泡石膏的最优配比为:水灰比0.61，铝粉掺量为0.36％，生石灰掺量12.80％，硬脂酸钙掺量1.20％，发气温度为37℃，柠檬酸掺量为0.04％。
　　(3)将Matlab图像处理技术应用于α型发泡石膏内部孔结构的分析。编写出了适用于本实验产物的分析程序，并对该程序的可行性进行了验证，对误差来源进行了讨论。同时从物理化学角度对误差产生原因进行了相关解释。

目录

声明

致谢

摘要

1．1．1 脱硫石膏简介

1．1．2 脱硫石膏生产工艺

1．1．3 脱硫石膏主要应用

1．2 α型高强石膏简介

1．3 α型高强石膏制备

1．3．1 蒸压法

1．3．2 水热法

1．4 α型高强石膏的主要应用

1．4．1 自流平石膏

1．4．2 齿科超硬石膏

1．4．3 骨移植替代材料

1．4．4 α型超高强模型石膏

1．4．5 船舶电缆密封石膏

1．4．6 美术品

1．5 石膏轻质材料

1．5．1 石膏轻质材料制备

1．5．2 石膏轻质材料应用

1．6 发泡石膏内部孔结构及表征

1．6．1 孔的分类

1．6．2 孔的表征

1．7 本课题研究意义、研究内容及创新点

1．7．1 课题研究意义

1．7．2 课题研究内容

1．7．3 创新点

2．1 实验原材料

2．2 实验所用仪器设备

2．3 测试方法

2．3．1 体积密度的测定

2．3．2 标准稠度用水量测定

2．3．3 凝结时间测定

2．3．4 抗折抗压强度的测定

2．3．5 软化系数的测定

2．3．6 孔径分布测定

2．4 发泡石膏制备工艺流程

3 发泡石膏制备工艺研究

3．1 水灰比的影响

3．2 铝粉用量的影响

3．3 温度的影响

3．4 生石灰用量的影响

3．5 硬脂酸钙用量的影响

3．6 柠檬酸用量的影响

3．7 正交试验

3．8 发泡石膏微观结构分析

4 图像处理部分

4．1 图像的获取

4．2 灰度化

4．3 中值滤波

4．4 直方图均衡化

4．5 二值化

4．6 开闭运算

4．7 孔个数及孔径分布统计

4．8 精确度验证及误差分析

4．9 料浆中气泡稳定性讨论

5．1 结论

5．2 后续工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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